Influence of contact angle on quasistatic fluid invasion of porous media

物理 渗透(认知心理学) 多孔介质 分形 准静态过程 接触角 凝聚态物理 多孔性 数学物理 材料科学 数学分析 热力学 数学 生物 复合材料 神经科学
作者
Marek Cieplak,Mark O. Robbins
出处
期刊:Physical review 卷期号:41 (16): 11508-11521 被引量:179
标识
DOI:10.1103/physrevb.41.11508
摘要

We present results of detailed simulations of capillary displacement in model two-dimensional porous media as a function of the contact angle \ensuremath{\theta} of the invading fluid. In the nonwetting limit (\ensuremath{\theta}=180\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}), growth patterns are fractal as in the invasion percolation model. As \ensuremath{\theta} decreases, cooperative smoothing mechanisms involving neighboring throats become important. The typical width of invading fingers appears to diverge at a critical angle ${\mathrm{\ensuremath{\theta}}}_{\mathit{c}}$, which depends on porosity. Above ${\mathrm{\ensuremath{\theta}}}_{\mathit{c}}$ the invaded pattern remains fractal at large scales. Below ${\mathrm{\ensuremath{\theta}}}_{\mathit{c}}$ the fluid floods the system uniformly. Probabilities of local interface instabilities are analyzed to elucidate these findings.

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